09 - Tecnologia dos Materiais - Trabalho - Aço - Parte escrita

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CEFET-MG – Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais 
Belo Horizonte 
2015 
 
 
 
AÇO 
Tecnologia e Ensaios dos Materiais 
 
 
 
 
 
Técnico em Estradas 
3º Módulo 
 
Daniel Augusto 
Gustavo Hugo 
Marcos Maia 
Mateus Moreira 
CEFET MG - Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais 
Campus I 
Estradas - 3º Módulo - Noturno 
Novembro/2015 
Belo Horizonte 
2015 
 
 
 
 
AÇO 
 
 
Trabalho apresentada à 
disciplina Tecnologia dos Ensaios e 
Materiais para obtenção de créditos 
de aprovação no Curso Técnico em 
Estradas, terceiro módulo, do 
Centro Federal de Educação 
Tecnológica de Minas Gerais. 
 
 
 
Orientador: Prof.ª Maria Aparecida Nessrala
CEFET MG - Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais 
Campus I 
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Novembro/2015 
Belo Horizonte 
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SUMÁRIO 
1 DEFINIÇÃO .............................................................................................................. 2 
2 FABRICAÇÃO .......................................................................................................... 2 
3 ESTRUTURAS DO AÇO ......................................................................................... 3 
4 PROPRIEDADES DO AÇO .................................................................................... 4 
4.1 PROPRIEDADES MECÂNICAS ....................................................................... 5 
4.1.1 MÓDULO DE ELASTICIDADE ............................................................... 6 
4.1.2 LIMITE DE ELASTICIDADE ................................................................... 6 
4.1.3 LIMITE DE ESCOAMENTO ..................................................................... 6 
4.2 LIMITE DE RESISTÊNCIA .............................................................................. 6 
5 AÇO PARA CONCRETO ARMADO .................................................................... 7 
6 APLICAÇÕES ........................................................................................................... 7 
7 PRODUÇÃO MUNDIAL DO AÇO ........................................................................ 8 
8 PREÇO DO AÇO NO BRASIL ............................................................................. 11 
9 ESPECIALIZAÇÃO DO PROFISSIONAL ......................................................... 12 
10 NORMAS BRASILEIRAS ..................................................................................... 12 
11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 13 
 
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1 DEFINIÇÃO 
O que temos, propriamente dito, é uma liga metálica constituída basicamente de ferro e 
carbono, este último variando de 0,008% até aproximadamente 2,11% de carbono, além de 
certos elementos residuais resultantes de seu processo de fabricação. O limite de 0,008% de 
carbono está relacionado à sua máxima solubilidade no ferro à temperatura ambiente 
(solubilidade é a capacidade do material de se fundir em solução com outro), enquanto que o 
segundo - 2,11% - à temperatura de 1148 °C. 
2 FABRICAÇÃO 
Um dos principais motivos que levaram ao tardio uso do ferro no Brasil (e consequentemente 
do aço), foram as altas temperaturas, necessárias para sua fabricação, e que encareciam seu 
processo de fabricação, dificultando tanto a popularização quanto a comercialização. Para 
definirmos o que é aço, partiremos de seu processo de fabricação, a partir do minério de ferro: 
sua matéria prima. 
A usina siderúrgica é a empresa responsável pela transformação do minério de ferro em aço, 
de maneira que ele possa ser usado comercialmente. Este processo tem o nome de Redução. 
Primeiramente, o minério – cuja origem básica é o óxido de ferro (Fe O) – é aquecido em fornos 
especiais (alto fornos), em presença de carbono (sob a forma de coque ou carvão vegetal) e de 
fundentes (que são adicionados para auxiliar a produzir a escória, que, por sua vez, é formada 
de materiais indesejáveis ao processo de fabricação). O objetivo desta primeira etapa é reduzir 
ao máximo o teor de oxigênio da composição Fe O. A partir disso, obtém-se o denominado 
ferro-gusa, que contem de 3,5 a 4,0% de carbono em sua estrutura. 
Como resultado de uma segunda fusão, tem-se o ferro fundido, com teores de carbono entre 2 
e 6,7%. Após uma análise química do ferro, em que se verificam os teores de carbono, silício, 
fósforo, enxofre, manganês entre outros elementos, o mesmo segue para uma unidade da 
siderúrgica denominada aciaria, onde será finalmente transformado em aço. O aço, por fim, 
será o resultado da descarbonatação do ferro gusa, ou seja, é produzido a partir deste, 
controlando-se o teor de carbono para no máximo 2%. Então obtemos as ligas metálicas com 
os percentuais adequados de carbono. 
Os aços diferenciam-se entre si pela forma, tamanho e uniformidade dos grãos que o 
compõem e, é claro, por sua composição química. Esta pode ser alterada em função do interesse 
de sua aplicação final, obtendo-se através da adição de determinados elementos químicos, aços 
com diferentes graus de resistência mecânica, soldabilidade, ductilidade, resistência à corrosão, 
entre outros. De maneira geral, os aços possuem excelentes propriedades mecânicas: resistem 
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bem à tração, à compressão, à flexão, e como é um material homogêneo, pode ser laminado, 
forjado, estampado, estriado e suas propriedades podem ainda ser modificadas por tratamentos 
térmicos ou químicos. 
3 ESTRUTURAS DO AÇO 
O aço, como os demais metais, se solidifica pela formação de cristais, que vão crescendo a 
diferentes direções, formando os denominados eixos de cristalização. A partir de um eixo 
principal, crescem eixos secundários, que por sua vez se desdobram em novos eixos e assim 
por diante até que toda a massa do metal se torne sólida. O conjunto formado pelo eixo principal 
e secundários de um cristal é denominado dendrita. Quando duas dendritas se encontram, 
origina-se uma superfície de contato e ao término do processo de cristalização, formam cada 
uma os grãos que compõem o metal, de modo que todos os metais, após sua solidificação 
completa, são constituídos de inúmeros grãos, justapostos e unidos. 
O aço é constituído de um agregado cristalino, cujos cristais (grãos) se encontram 
justapostos. As propriedades dos aços dependem muito de sua estrutura cristalina, ou seja, de 
sua composição química, do tamanho dos grãos, de sua uniformidade. Os tratamentos térmicos 
bem como os trabalhos mecânicos modificam em maior ou menor intensidade alguns destes 
aspectos (arranjo, dimensões, formato dos grãos) e, consequentemente, podem levar a 
alterações nas propriedades de um determinado tipo de aço, conferindo-lhe características 
específicas: mole ou duro, quebradiço ou tenaz, etc. Tipos de tratamento podem: 
• Aumentar ou diminuir a dureza; 
• Aumentar a resistência mecânica; 
• Melhorar resistência ao desgaste, à corrosão, ao calor; 
• Modificar propriedades elétricas e magnéticas; 
• Remover tensões internas, provenientes por exemplo de resfriamento desigual; 
• Melhorar a ductilidade, a trabalhabilidade e as propriedades de corte; 
No recozimento a velocidade de esfriamento é sempre lenta e o aquecimento pode ser feito 
a temperaturas superiores à crítica (recozimento total ou pleno) ou inferiores (recozimento para 
alívio de tensões internas). É utilizado quando se deseja: 
• remover tensões devido a tratamentos mecânicos à frio ou à quente, tais como o 
forjamento e a laminação; 
• diminuir a dureza paramelhorar a usinabilidade do aço; 
• alterar propriedades mecânicas; 
• ajustar o tamanho do grão. 
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A normalização é um tratamento semelhante ao anterior quanto aos objetivos. A diferença 
consiste no fato de que o resfriamento posterior é menos lento. Visa refinar a granulação 
grosseira de peças de aço fundido, que são também aplicadas em peças depois de laminadas ou 
forjadas, ou seja na maioria dos produtos siderúrgicos. É também usada como tratamento 
preliminar à têmpera e ao revenido, visando produzir uma estrutura mais uniforme e reduzir 
empenamentos. 
A têmpera consiste no resfriamento rápido da peça de uma temperatura superior à crítica, 
com a finalidade de se obter uma estrutura com alta dureza (denominada estrutura martensítica). 
Embora a obtenção deste tipo de estrutura leve a um aumento do limite de resistência à tração 
do aço, bem como de sua dureza, há também uma redução da maleabilidade e o aparecimento 
de tensões internas. Procuram-se atenuar estes inconvenientes através do revenido. 
Já o revenido geralmente sucede à têmpera, pois além de aliviar ou remover tensões internas, 
corrige a excessiva dureza e fragilidade do material e aumenta a maleabilidade e a resistência 
ao choque. A temperatura de aquecimento é inferior à 723° (crítica), e os constituintes obtidos 
dependem da temperatura a que se aquece a peça. 
4 PROPRIEDADES DO AÇO 
A elasticidade é a propriedade do metal de retornar à forma original, uma vez removida a 
força externa atuante. A plasticidade é a propriedade inversa à da elasticidade, ou seja, do 
material não voltar à sua forma inicial após a remoção da carga externa, obtendo-se 
deformações permanentes. A deformação plástica altera a estrutura de um metal, aumentando 
sua dureza. Este fenômeno é denominado endurecimento pela deformação à frio ou 
encruamento. 
Ductilidade é a capacidade do material de se deformar sob a ação de cargas antes de se 
romper, daí sua grande importância, já que estas deformações constituem um aviso prévio à 
ruptura final do material, o que é de extrema importância para previnir acidentes em uma 
construção, por exemplo. 
A fragilidade, oposto à ductilidade, é a característica dos materiais que rompem 
bruscamente, sem aviso prévio (um dos principais fatores responsáveis por diversos tipos de 
acidentes ocorridos em pontes e navios). 
A resiliência é a capacidade de absorver energia mecânica em regime elástico, ou seja, a 
capacidade de restituir a energia mecânica absorvida. 
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Já a tenacidade é a energia total, plástica ou elástica, que o material pode absorver até a 
ruptura. Assim, um material dúctil com a mesma resistência de um material frágil irá requerer 
maior energia para ser rompido, portanto é mais tenaz. 
A fluência é mais uma outra propriedade apresentada pelo aço e metais em geral. Ela 
acontece em função de ajustes plásticos que podem ocorrer em pontos de tensão, ao longo dos 
contornos dos grão do material. Estes pontos de tensão aparecem logo após o metal ser 
solicitado por uma carga constante, e sofrer a deformação elástica. Após esta fluência ocorre a 
deformação continua, levando a uma redução da área do perfil transversal da peça (denominada 
estricção). Tem relação com a temperatura a qual o material está submetido: quanto mais alta, 
maior ela será, porque facilita o início e fim da deformação plástica. Nos aços, é significativa 
para temperaturas superiores a 350° C, ou seja, em caso de incêndios. 
É importante citar ainda a fadiga, sendo a ruptura de um material sob esforços repetidos ou 
cíclicos. A ruptura por fadiga é sempre uma ruptura frágil, mesmo para materiais dúcteis. 
Por fim, temos a dureza, que é a resistência ao risco ou abrasão: a resistência que a superfície 
do material oferece à penetração de uma peça de maior dureza. Sua análise é de fundamental 
importância nas operações de estampagem de chapas de aços. 
4.1 PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Os aços são conhecidos por sua resistência à tração e ao solicitar essa tração axial, no sentido 
para fora do seu corpo, obtemos os diagramas de tensão (eixo y, ordenada) e deformação (eixo 
x, abcissa). Temos dois diagramas, um para o aço de dureza natural e outro para o aço 
deformado a frio: 
• Diagrama Tensão X Deformação dos aços de dureza normal; 
 
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• Diagrama Tensão X Deformação dos aços deformados a frio; 
 
Da origem e vai até ��, indicando proporcionalidade entre tensão e deformação; no trecho curvo 
entre ��e �� está o patamar de escoamento com tensão constante �� para os aços de dureza 
natural. Os aços deformados a frio não possuem o patamar de escoamento e, por isso, não 
apresentam limite de escoamento definido; para esses aços admite-se um limite de escoamento 
convencional. O trecho curvo ascendente de �� até �� é a ruptura. 
4.1.1 MÓDULO DE ELASTICIDADE 
Para as tensões de trabalho o módulo de elasticidade dos aços de dureza natural vale 
2.100.000 kgf/cm² e o dos aços deformados a frio é aproximadamente 2.050.000 kgf/cm². 
4.1.2 LIMITE DE ELASTICIDADE 
Entende-se por limite de proporcionalidade a maior tensão para qual não ocorre deformação 
permanente, é a tensão �� para os aços de dureza natural. Em geral admitem-se coincidentes os 
limites de proporcionalidade e de elasticidade para os aços de dureza natural. 
4.1.3 LIMITE DE ESCOAMENTO 
É a tensão correspondente ao início do período de escoamento, característica dos aços de 
dureza natural. Onde o aço ainda conseque voltar a forma normal após a deformação. 
4.2 LIMITE DE RESISTÊNCIA 
Entende-se por limite de resistência a tensão correspondente ao quociente da carga máxima 
observada no ensaio pela área inicial da seção transversal do corpo de prova. 
 
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5 AÇO PARA CONCRETO ARMADO 
Os vergalhões ou barras de aço para concreto são classificados de acordo com a resistência 
características, denominada por ��� em que a unidade de medida é expressa em kgf/mm² e 
também seu escoamento e sua aderência (visto que as barras de aço possuem nervuras em sua 
superfície que aumenta sua aderência ao concreto). Por exemplo, o aço CA (Concreto Armado) 
50 possui uma resistência de 50 kgf/mm² ou 500 MPa. 
Há dois tipos de aço para concreto, o tipo A (laminado a quente) e o tipo B (laminado a 
quente e encruado a frio). O tipo A é determinado pelo processo após a fabricação do aço, onde 
ele não possui deformação a frio e que possui um patamar de escoamento na “Tensão X 
Deformação”. Ele também possui outras caracterísitcas diferentes do tipo B, como: bitolas 
maiores ou iguais a 5 mm e denominação de fios de aço. 
O tipo B possui uma deformação a frio posterior sua fabricação, além de não possuir 
partamar de escoamento eles são fabricados em bitolas de 5,00; 6,30; 8,00; 10,00 e 12,50 mm. 
As especificações desses produtos para projetos são determinadas pela ABNT NBR 7480:2007 
– Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado – Especificação. 
6 APLICAÇÕES 
Sendo de extrema importância para o desenvolvimento do país, o aço pode ser utilizado de 
diversas formas dentro da sociedade atual. Demonstra diversas formas de uso de coprodutos do 
processo siderúrgico na indústria da construção civil, pavimentação, cerâmica, agricultura e 
fabricação de cimento. O uso de coprodutos transforma um potencial passivo em ativo 
ambiental,podendo reduzir o consumo de recursos naturais não renováveis. 
O aço permite construir com rapidez, economia e produtividade. Esta presente nos 
eletrodomésticos, ferramentas, brinquedos e instrumentos musicais. É essencial na produção de 
utilidades domésticas e bens de consumo em geral. 
Aço nos transportes: O aço esta presente nos carros, caminhões, ônibus, trens, metrôs, 
navios, bicicletas e motocicletas. Transporta a população, interliga cidades e conduz as cargas, 
distribuindo riquezas e espalhando progresso. 
Aço na cidade: O aço é largamente usado na construção civil, já que esta presente na maioria 
das edificações ou até mesmo como material principal. 
Aço na indústria: Alimentos, materiais de higiene e limpeza, automóveis, todos os 
produtos industrializados dependem de máquinas e bens de capital para existir e o aço é a sua 
matéria prima básica. 
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Aço no infraestrutura: O aço transmite energia, extrai petróleo e impulsiona o 
desenvolvimento industrial. Fortalece a independência econômica e melhora a qualidade de 
vida. Está nas estruturas das pontes, dos viadutos, dos portos, das barragens e dos aeroportos. 
Aço no campo: A eficiência do setor agrícola está diretamente ligada ao uso do aço. A terra 
é cercada, preparada com arados e semeada usando equipamentos que levam o aço. Na hora da 
colheita, com as ceifadeiras e colheitadeiras, assim como na armazenagem em silos e 
graneleiros, o aço também está presente, permitindo que os alimentos cheguem ao mercado. 
7 PRODUÇÃO MUNDIAL DO AÇO 
Da Revolução Industrial até o final do século XX, a produção mundial de aço foi dominada 
pelas nações desenvolvidas, com destaque para os EUA. De fato, do fim do século XIX até a 
década de 1970, esse país foi o maior produtor do metal e também o produtor de menor custo. 
Um único fabricante americano, a US Steel, chegou em 1901 a ser responsável por quase 30% 
de todo aço produzido no mundo (a US Steel foi também a primeira empresa do mundo a atingir 
valor de mercado superior a um bilhão de dólares). 
 
Gráfico 1 - Evolução da produção mundial de aço 
O crescimento teria sido ainda menor sem o “efeito China”, cuja indústria siderúrgica entrou 
em fase de rápido crescimento em meados da década de 1980. A partir de 2000, o crescimento 
da produção chinesa tornou-se tão elevado que a produção mundial como um todo entrou em 
novo período de rápido crescimento (média de 4,2% ao ano entre 2000 e 2010, mesmo 
contando-se a crise de 2008-2009). 
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Gráfico 2 - Participação da China na evolução da produção mundial de aço (Adaptado de World Steel) 
Hoje a China é, de longe, o maior produtor mundial de aço, sendo responsável por cerca de 
45% do total produzido no mundo. De fato, sua produção corresponde à soma da dos 15 
principais produtores subsequentes: 
 
Gráfico 3 - Principais produtores de aço, em milhões de toneladas (Adaptado de: IABR, 2010) 
O Brasil veio a consolidar-se como grande exportador de aço durante a década de 1980, não 
pelo aumento da produção, mas pela retração do mercado interno, que forçou as usinas a 
buscarem consumidores fora do país. Entre 1980 e 1990, o consumo aparente de aço bruto no 
país recuou mais de 26%, enquanto as exportações de aço avançaram 500%. Esse perfil 
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exportador do Brasil é mantido até hoje, apesar da recente recuperação do consumo interno. 
Em 2011, o país foi o 13º maior exportador do metal em termos absolutos, mas se forem 
consideradas as exportações líquidas (exportações menos importações), passa a ocupar o 5º 
lugar. 
 
Gráfico 4 - Consumo de aço bruto no Brasil (Fonte: IABR) 
As privatizações capitalizaram as empresas com novos sócios, alongaram o perfil de seu 
endividamento e, no geral, melhoraram seus indicadores financeiros. As empresas passaram a 
investir maciçamente na atualização tecnológica das usinas, aplicando US$36,4 bilhões entre 
1994 e 2011 e elevando a capacidade instalada a 48 milhões de toneladas. Entretanto, a 
produção em 2011 limitou-se a pouco mais de 35 milhões de toneladas, em decorrência do 
baixo crescimento interno e externo e dos elevados custos de produção no Brasil, que vêm 
provocando um expressivo aumento das importações. 
 
Gráfico 5 - Produção e comércio exterior de aço no Brasil (Fontes: IABR e BNDES) 
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8 PREÇO DO AÇO NO BRASIL 
O preço do aço é importante para o modelo porque, num mercado competitivo, a quantidade 
demandada de um insumo é inversamente proporcional ao preço do mesmo. A variação do 
preço real do aço no Brasil, com a média de 1994 assumindo o valor 100, pode ser vista na 
figura abaixo: 
 
Gráfico 6 - Evolução do preço real do aço no Brasil 
A figura abaixo ilustra a evolução do consumo absoluto de aço no Brasil em cada um dos 
três cenários traçados, isto é, multiplica os consumos per capita da figura acima pela projeção 
populacional de cada ano: 
 
Gráfico 7 – Três cenários para o consumo de aço bruto do Brasil na próxima década, em toneladas 
 
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9 ESPECIALIZAÇÃO DO PROFISSIONAL 
A quantidade de técnicos devidamente capacitados atuantes, hoje, no Brasil, é significativa, 
em decorrência da evolução da área de recursos humanos. O treinamento se deu através de 
instituições de pesquisa especializadas, ou pelo próprio desempenho profissional. Para que o 
Brasil conquiste sua independência tecnológica e possa se estabilizar definitivamente como 
grande produtor e exportador de produtos siderúrgicos, especialistas acreditam que ainda é 
necessário investir até atingir um aumento significativo da capacitação interna para o 
desenvolvimento tecnológico auto-sustentado, de processo e engenharia básica de 
equipamento. Essa capacitação será uma consequência da criação de facilidades para novos 
experimentos e pesquisas mais aprofundadas. 
10 NORMAS BRASILEIRAS 
• NBR 5889 - Aço fundido e ferro fundido – Coleta de amostras – Método de ensaio 
• NBR 6152 – Materiais metálicos – Determinação das propriedades mecânicas a tração 
– Método de ensaio 
• NBR 6157 – Materiais metálicos – Determinação de resistência ao impacto em corpo-
de-prova entalhados simplesmente apoiados – Método de ensaio 
• NBR 6215 – Produtos siderúrgicos – Terminologia 
• NBR 6444 – Ensaio não destrutivo – Terminologia 
• NBR 6645 – Peça bruta de aço fundido – Afastamento dimensionais – Padronização 
• NBR 8653 – Metalografia e tratamentos térmicos e termoquímicos das ligas ferro 
carbono –terminologia 
• NBR 4589 - Origem 
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11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
http://blogdaengenharia.com/utilizacao-do-aco-na-construcao-civil/ 
http://pedreirao.com.br/armacao-e-acos/tipos-de-acos-construcao-civil-ca-50-ca-60/ 
http://wwwo.metalica.com.br/construcoes-metalicas-o-uso-do-aco-na-construcao-civil 
http://www.cdcc.sc.usp.br/ciencia/artigos/art_22/aco.html 
https://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o_corten 
http://www.cbca-acobrasil.org.br/ 
https://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o 
https://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o#Ver_tamb.C3.A9m 
http://www.fec.unicamp.br/~almeida/au405/Acos.pdfhttp://www.bcb.gov.br/pec/wps/port/TD358.pdf 
http://www.acobrasil.org.br/site/portugues/aco/processo--etapas.asp 
http://www.grandesconstrucoes.com.br/br/index.php?option=com_conteudo&task=viewMater
ia&id=510 
ANDRADE, Maria L. A. e CUNHA, L. M., 2002. O Setor Siderúrgico. BNDES 50 Anos – 
Histórias Setoriais: O Setor Siderúrgico. Disponível em: 
http://www.bndes.gov.br/SiteBNDES/export/sites/default/bndes_pt/Galerias/Arquivos/conhec
imento/livro_setorial/setorial03.pdf 
IABR, 2012. Dados de Mercado, 2011. Disponível em: 
http://www.acobrasil.org.br/site/portugues/numeros/numeros--mercado.asp 
IABR, 2012. Estatísticas, Setembro/2012. Disponível em: 
http://www.acobrasil.org.br/site/portugues/numeros/estatisticas.asp 
http://www.abmbrasil.com.br/quem-somos/historico/a-metalurgia-nas-ultimas-decadas/